STEM教育理念指導下的高中信息技術課程探究*
——以“計算機的組裝”課程為例

2018-11-30 01:42:00

中小學電教 2018年11期

（宿遷中學，江蘇宿遷223800）

國內的學生長期以來接觸的都是分科式的教學模式，該模式雖然鞏固了學生的各學科知識，但也讓各學科之間存在間隙，再加上學生固有學習思維的局限性使得學生不能將各學科知識合理的整合，這就不利于培養(yǎng)學生綜合使用各學科知識思考、解決以及處理問題的能力。2016年，國務院辦公廳印發(fā)的關于《全民科學素質行動計劃綱要實施方案（2016-2020年）》文件中指出，以增強中學數(shù)學、物理、化學、生物等學科教學的橫向配合來推進義務教育階段的科技教育；以鼓勵高中探索開展科學創(chuàng)新與技術實踐的跨學科探究活動來推進高中階段的科技教育。由此可以看出，國家對培養(yǎng)具備跨學科能力人才的重視，作為教育者，我們應該明白目前不僅僅是要教授學生各學科的知識，更應該培養(yǎng)學生具備綜合應用各學科知識解決實際問題的能力，這才是21世紀學生必須具備的技能。STEM教育理念旨在培養(yǎng)具有核心素養(yǎng)的綜合性人才，應社會需求而產生，與國內提出的培養(yǎng)全面發(fā)展型人才的理念不謀而合。

一、STEM教育理念

STEM教育起源于20世紀80年代的美國，正是由于美國全球霸主地位受到威脅，讓美國開始重視培養(yǎng)具備科技理工科綜合素養(yǎng)的人才，投入大量的人力、物力到STEM教育中去。STEM教育從字母拼寫的角度來看，就是由科學、技術、工程和數(shù)學四門學科的首字母組成，但是其內涵不是四門學科的簡單相加，而是四門學科有組織、有邏輯的組合，用科學認識世界，用工程和技術來解決實際生活中要的問題，而數(shù)學則作為工程和技術學科的輔助工具，培養(yǎng)學生探究性學習和綜合應用各學科知識解決實際問題的能力。

二、信息技術探究課程——《計算機組裝》

高中信息技術探究課程是我校一個特色社團課，提倡在社團活動課的時候給學生營造出寬松和活躍的氛圍，主張學生自主動手實踐能力、綜合學習能力以及小組合作交流能力的培養(yǎng)，通過輕松的社團活動舒緩平時緊張的學習壓力。該社團培養(yǎng)學生綜合學習能力的主旨與STEM教育理念不謀而合，在進一步結合了STEM教育理念的基礎上，我校以學生為主體，以項目設計為學習方式，選取了學生興趣度高，貼合實際生活的主題——《計算機組裝》，將枯燥乏味的計算機基礎知識融入到生動有趣的動手實踐活動中去，讓學生更高效，更直觀地了解專業(yè)知識，并學會實際的綜合運用。

（一）設計思路

以組裝臺式計算機的活動為主題組織課程，將科學、技術、工程和數(shù)學的知識融合進入課程，讓學生不知不覺地掌握相關知識，鍛煉綜合應用知識的能力。這一主題活動主要涉及STEM教育中以下素養(yǎng)的培養(yǎng)。

科學素養(yǎng)：運用物理學電子電路中的電流、電位以及計算機的工作原理等相關學科知識進行計算機的組裝。在此過程中學生需要確定需求，尋找解決問題的方法，學習相互交流共享經驗的科學精神。

技術素養(yǎng)：學生在計算機組裝的過程體現(xiàn)的就是技術素養(yǎng)。在組裝的過程中學會硬件以及軟件的安裝以及調試。

工程素養(yǎng)：在組裝計算機之前，了解組裝計算機的主板型號是什么，根據主板型號規(guī)劃計算機各部件的布局。這一過程將工程素養(yǎng)融合其中。

數(shù)學素養(yǎng)：了解數(shù)據在計算機中的表示方式，掌握計算機的二進制編碼方式，掌握二進制、八進制、十進制等之間的轉換，掌握計算機的邏輯運算規(guī)則，掌握ASCII碼以及漢字在計算機中的編碼方式。這些主要涉及到數(shù)學素養(yǎng)的培養(yǎng)。

（二）課程內容編寫

在計算機普及的時代，人們現(xiàn)如今在選購計算機時更注重的是既要性價比高又要符合自己的個性化需求。那么，想要找到最適合自己的計算機，莫過于自己選購計算機部件進行自己組裝。你了解如何組裝計算機嗎？

[計算機工作原理]

計算機工作原理也稱馮.諾依曼原理，簡單的來說就是數(shù)據的存儲以及程序的控制。通過硬件和軟件的協(xié)調合作完成計算機完成相關命令。計算機在運行的時候先將要執(zhí)行的原始數(shù)據和程序通過輸入輸出設備放入內部存儲器，CPU則從當前寄存器中讀取出第一條指令，通過控制器的譯碼，按指令的要求進行指定的邏輯操作或者運算，然后將處理完的結果按照地址送回到寄存器中去。接著讀取下一條指令，在控制器的指揮下完成相關操作。這樣一直循環(huán)下去直到程序發(fā)出停止的指令才停止執(zhí)行。計算機在此工作過程中主要用到的計算機硬件設備包括控制器、指令寄存器、指令譯碼器、計算器、運算器、內部存儲器以及輸入、輸出等。

[動手實踐組裝計算機]

1.組裝電腦的工具

螺絲刀（十字形和一字型）、尖嘴鉗、鑷子、毛刷、導熱硅膠。

2.電腦零部件

電源、CPU、CPU散熱器、計算機主板、顯卡、內存、主機內的各類連接線、顯示器、鍵盤、鼠標。在組裝計算機之前，要先檢查計算機的各部件是否準備齊全，如若齊全則開始動手組裝。

3.組裝過程

（1）拆開機箱

打開機箱的側面板，觀察機箱的內部結構，使用毛刷將機箱清理干凈。

（2）電源的安裝

使用螺絲刀將計算機電池固定在電源架子上，注意電源的螺絲孔要與機箱上的螺絲孔相對（如圖1所示）。

圖1 電源的安裝

（3）CPU以及CPU散熱器的安裝

找到CPU的插槽將上面的保護蓋打開，仔細觀察主板上的針腳，用大拇指和食指抓住CPU的邊緣，將CPU根據主板上針腳的排列對應好后固定在主板上，將事前準備好的導熱硅膠適量地涂在CPU的表層。將散熱器對準主板上CPU旁邊的四個角，輕輕向下壓就可將散熱器固定在CPU之上，最后將CPU以及CPU的風扇線插入主板電源（如圖2所示）。

圖2 CPU以及CPU散熱器的安裝

（4）安裝主板

分辨好主板上IO擋板的位置后將其卡在機箱上，將主板固定在機箱底板上，裝入正確將能看到輸入輸出擋板上的固定槽，稍微用力讓IO和IO擋板更好的貼合，擰上螺絲，然后將主電源插入主電源插座，最后插入輔助電源插頭。

（5）安裝內存及硬盤

為防止內存安裝后接觸不良情況的出現(xiàn)，在安裝前先使用毛刷去除內存槽和內存條的灰塵。打開插槽兩邊的固定鎖，輕輕將內存條豎直插入內存槽，當聽到兩聲咔噠聲表明內存已正確安裝好，同時也可以看到扣鎖扣住了內存口。如聽到一聲咔噠聲，可能是內存條安裝太緊。安裝硬盤時，只需找到機箱內的硬盤托盤，將硬盤放入其中，用螺絲刀擰緊兩端螺絲，最后別忘記將電源線接入硬盤電源（如圖3所示）。

圖3 內存及硬盤的安裝

（6）顯卡的安裝

因為顯卡體積較大，所以，在組裝計算機時我們一般選擇最后安裝顯卡。在機箱先找到顯卡插槽將上面的卡子打開，觀察顯卡上金手指的缺口后將顯卡對準顯卡槽插入其中，最后一定要接入電源，否則，計算機將無法正常運行（如圖4所示）。

圖4 顯卡的安裝

（7）接入計算機的跳線并整理好主機內的線纜

計算機的跳線一般包括開關機按鍵、重啟按鍵、LED燈、USB以及音頻接頭等，先將跳線整理清楚，根據跳線接頭上的名稱與主板上相應的跳線插槽對應接入其中。主板上各條線接口的名稱，開關機鍵是POWER?SW，重啟鍵是ResetSW，電源燈是POWER LED，音頻是SPEAKER（如圖5所示）。

圖5 接入計算機的跳線

（8）連接外設線纜

主機完成后，還需把顯示器、鍵盤、鼠標等外設同主機連接起來。

[組裝計算機注意事項]

（1）無論是組裝還是拆卸計算機一定要在斷電的情況下進行，且在組裝前應先將身上的靜電消除，防止靜電損壞計算機中的某些芯片。

（2）電腦的各種配件尤其是硬件要輕拿輕放，在拔插各種板塊也要適度，防止損壞主板。

（3）安裝主板、顯卡、聲卡等硬件時一定要安裝牢固。

[測試電腦]

接通電源后，打開主機開關，在“滴”的一聲后若計算機進入自檢畫面，說明組裝成功。若計算機不能正常運行，則說明沒有成功需要重新檢查配件組裝是否正確。當測試計算機后能正常運行就可以將計算機的側面板安裝上了。

[實踐拓展]

當計算機組裝完成后是否可以正常使用呢？學生在測試計算機之后發(fā)現(xiàn)并不能，是因為計算機沒有安裝操作系統(tǒng)，還處于“裸機”的狀態(tài)，請學生嘗試安裝操作系統(tǒng)。

三、結束語